第五节---数控机床导轨

一、机床导轨的功用机床导轨的功用是起导向及支承作用，即保证运动部件在外力的作用下(运动部件本身的重量、工件重量、切削力及牵引力等)能准确地沿着一定方向的运动。在导轨副中，与运动部件联成一体的运动一方叫做动导轨，与文承件联成一体固定不动的一方为支承导轨，动导轨对于支承导轨通常是只有一个自由度的直线运动或回转运动。二、导轨应满足的基本要求1．导向精度导向精度是指运动导轨沿支承导轨运动时直线运动导轨的直线性及圆周运动导轨的真圆性，以及导轨同其它运动件之间相互位置的准确性，影响导向精度的主要因素有：导轨的几何精度，导轨的接触精度及导轨的结构形式，导轨和基础件结构刚度和热变形，动压导软和静压导轨之间油膜的刚度，以及导轨的装配质量等等。2．刚度导轨的刚度是机床工作质量的重要指标，它表示导轨在承受动静载荷下抵抗变形的能力，若刚度不足，则直接影响部件之间的相对位置精度和导向精度，另外还使得导轨面上的比压分布不均，加重导轨的磨损，因此导轨必须具有足够的刚度o3．耐磨性导轨的不均匀磨损，破坏导轨的导向精度从而影响机床的加工精度的材料、导轨面的摩掠性质，导轨受力情况及两导轨相对运动精度有关。4．低速平稳性当运动导轨作低速运动或微量移动时，应保证导轨运动平稳，不产生爬行现象，机床的爬行现象将影响被加工零件粗糙度和加工精度，特别是对高精度机床来说，必须引起足够的重视。5．结构工艺性在可能的情况下，设计时应尽量使导轨结构简单，便于制造、调整和维护。应尽量减少刮研量，对于镣装导轨，应做到更换容易，力求工艺性及经济性好。三、导轨基本类型及特点1)导轨按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨。2)校运动轨迹可分为直线运动和圆周运动导轨o3)按受力情况可分为开式导轨和闭式导轨。如图7—38所示。4)按摩掠性质可分为滑动导轨和滚动导轨。滑动导轨按其表面摩掠形式又可分为：①液体静压导轨，两导轨面间有一层静压泊膜，其摩掠性质属于纯液体摩掠，多用于进给运动导轨。②液体动压导轨，当导轨面之间相对滑动速度达到一定值时，液体的动压效应使导轨面问形成压力泊膜，把导轨面隔开。这种导轨属于纯液体摩擦，多用于主运动导轨。③混合摩掠导轨，这种导轨在导向面间有一定的动压效应，但相对滑动速度还不足以形成完全的压力油楔，导轨面大部分仍处于直接触．介于液体摩掠和干摩掠(边界摩擦)之间的状态，大部分进给运动导轨属于此类型。滚动导轨是两导轨面之间为滚动摩擦，导轨间采用该珠、滚柱或该针等为滚动体，目前它在进给运动中用得较多。四、数控机床常用的滑动导轨数控机床常用直线运动滑动导轨的截面形状的组合形式主要有：三角形一矩形(图7—38)矩形一矩形(图7—39)。这两种导轨的刚度高，承载能力强，加工、检验和维修方便。为提高低速性能，减少爬行，提高导轨寿命，在动导轨上都贴有塑料带。数控机床少用不贴塑的摩擦滑动导轨。图7—38a为开式，没有压板，不能承受较大的翻转力矩，图7—38b是闭式，有压板可以承受翻转力矩，图7—39a为窄式导向，工作台由一条导轨的两侧导向；图7—39b为宽式导向，由两条导轨的内侧导向，两个导向面的距离较大，热膨胀时变形量大，须留较大的侧向间隙，因而导向性不如窄式好。贴塑导轨是一种金属对塑料的摩擦形式，届滑动摩擦导轨．它是在动导轨的摩擦表面上贴上一层由塑料等其它化学材料组成的塑料薄膜软带，以提高导轨的耐磨性，降低摩擦系数，而支承导轨则是淬火钢导轨。贴塑导轨的优点是：摩擦系数低，在0.03~0.05范围内，动静摩擦系数接近，不易产生爬行现象；接合面抗咬合磨损能力强，减振性好；耐磨性高，与铸铁一铸铁摩擦付比可提高1~2倍；化学稳定性好(耐水，泊)；可加工性能好、工艺简单、成本低；当有硬粒落入导轨面上也可挤入塑料内部，避免了磨损和撕伤导轨。塑料藤膜是以聚四氖乙烯为基体，并与青饲料、铅粉等境料经混合、模压、烧结等工艺，最终形成根据实际需要尺寸的软带。如图7—40所示。五、滚动导软(一)滚动导轨块1．滚动导执块结构特点图741所示为一种标准导轨块，在导轨块内有许多滚栓，作为滚动部件安装在移动部件上，当部件运动时导轨块小的滚柱在导轨内部作循环运动。它可以用螺钉固定在移动工作台或立栓上，装卸容易，运动乎稳，承载能力大且润滑、维修、调整简便，因此已广泛应用于各类数控机床和加工中心机床上、世界亡有许多专门的生产厂家生产。图742是标准滚动导轨块的结构图。2．滚动导执块的安装该动导轨块常常在固定在床身上的镶钢导轨条上滚动。数控机床及加工中心的导轨一般采用镶钢导执，由于钢导轨热处理后硬度很高，可大幅度提高耐磨性，且有较大的承载能力*镶钢导轨一般采用正方形或长方形两种，为便于热处理和减少变形，把钢导轨分段装在床身上。图7—43a为应用该动导轨块和镍钢导软的结构形式之一，是闭式安装，窄式导向。图7—43b是该动导轨块的一种安装形式，两侧面和上面用该动导轨块，起支承和导向作用，下面可用滚动导执块也可用贴塑压板，用来承受翻转力矩。图7-44叫是闭式导轨，宽式导向，上下左右都用滚动导执块，图中1、2是弹簧垫或调整垫，用来调节该子和支承导软间的预压力。3．滚动导轨块的调整为保证导轨的导向精度和有足够的刚度，滚动导轨块和支承导轨间不能有间隙，还要有适当的预压力，因此滚动导轨块安装时应能调整，调整的方法主要有：用调整垫调整，用调整螺钉调整，用楔铁调整，也可用弹簧垫压紧。图7—45是楔铁调整机构，楔铁1固定不动，波动导轨块2固定在楔铁4上，可随楔铁4移动，扔动调整螺钉5、7可使楔铁4相对楔铁1运动，因而可调整滚动导轨块对支承导轨压力的大小。(二)直线导滚动轨1．直线波动导轨的特点直线滚动导轨副是由一根长导轨轴和一个或几个滑块组成，滑块内有四组滚珠或谈柱，如图7-46和图7—47所示。t与2、3与4、5与6、7与8各为一组，其中2、3、6、7为负载波珠或浓柱，l、4、5、8为回珠(回柱)，当滑块相对导轨轴移动时，每一组滚珠(滚柱)都在各自的滚道内循环运动，循环承受载荷，承受载荷形式与轴承类似。四组滚珠(短柱)可承受除轴向力以外的任何方向的力和力矩。滑块两端装有防尘密封垫。直线滚动导轨摩擦系数小，精度高，安装和维修都很方便，由于它是一个独立部件，对机床支承导轨的部分要求不高，即不需要淬硬也不需磨削或副研，只要精铣或精刨。由于这种导轨可以预紧，因而比滚动体不循环的滚动导轨刚度高，承载能力大．但不如滑动导轨。抗振性也不如滑动导轨，为提高抗振性，有时装有抗振阻尼滑座(如图7-48所示)。有过大的振动和冲击载荷的机床不宜应用直线导轨付。直线运动导轨副的移动速度可以达到印60M/MIN，在数控机床和加工中心上得到广泛应用。2．直线波动导轨的安装特点直线波动导轨通常是两条成对使用，可以水平安装，也可以竖宣或倾斜安装。有时也可以多个导轨平行安装，当长度不够对可以多根接长安装。为保证两条(或多条)导轨平行，通常把一条导轨作为基准导轨，安装在床身的基准面上，底面和懊面部有定位面，另一条导轨为非基准导轨，床身上没有侧向定位面，固定时以基准导轨为定位面固定。这种安装形式称单导轨定位(如图7-49所示)。单导轨定位易于安装，容易保证乎行，对床身没有侧向定位面平行的要求。当振动和冲击较大，精度要求较高时，两条导轨的懊面都要定位，称双导轨定位，如图7—50所示。双导轨定位要求定位面平行度高。当用调整垫调整对调整垫的加工精度要求较高，调整难度较大。